国际火星探测科学目标演变与未来展望

火星探测是当前太阳系探测和行星科学的焦点.经过近60年的发展,火星成为除地球外,探测和研究程度最高的太阳系行星体,派生出火星空间环境、火星大气、火星表层/次表层物质组成、形貌构造、撞击历史、冰川和冰冻层、气候变化、火星内部结构等多个研究领域.火星陨石研究和实验室模拟研究(实验模拟、数值模拟等)也得以快速发展.火星的重大科学发现包含早期和现代的水活动证据、地质环境多样性、现代地质过程监测、甲烷和有机物的发现、大气组成和演化、当前和近期气候变化、重力场和表面辐射环境等.重大科学成果的取得得益于科学目标规划的指引,也影响着未来科学目标的制订.通过梳理美国火星探测项目分析组(Mars Exploration Program Analysis Group, MEPAG)近20年火星探测科学目标(生命、气候、地质、载人)的演变,展现出国际火星探测思路及未来探测重点.未来10年的火星探测将进一步认知火星内部结构、开启火星生命探测的新阶段和开展火星和火星卫星样品返回.中国开展的火星探测任务也将为国际火星科学发展做出贡献.当前火星仍有诸多重大科学问题未有解答,这些问题与太阳系的重大科学问题紧密融合,突显出火星探测在太阳系形成演化以及太阳系行星宜居性的形成演化研究中不可替代的重要地位.     

系外行星真相

<正>太阳系外的行星是什么模样?科学家才刚开始有所知道科学家发现的系外行星(太阳系以外的行星)数量,就像涓涓细流已变成滚滚洪流。从发现第一颗系外行星以来才不过20几年,地面和空间观测技术的进步就让已发现的系外行星数量飙升至2000颗以上。这些系外行星中包括"热木星""超级地球"及其他奇异类型的行星。这些在太阳系中没有的行星类型,逼迫科学家把他们有关行星     

21世纪空间探索计划构想

尽管近期痛失2枚火星探测器,美国航空航天局（NAS）仍然拟定了新世纪太阳系空同探索总体规划——新世纪前15年,科学家将致力查明太阳系及其行星诞生初期的情景,以及地球如何演化出现适合生命繁衍条件的。其他空间探测器将在火星、木星以及土星这类有气体环绕的巨大行星和卫星上着陆,探查现在和过去的生命迹象。在掌握充分的科学资料后,科学家就有理由在月球、火星和一颗仅为半个月球大的塞拉斯（C叶四川、行星表面创建一系歹1空间前哨站。太空遥远的距离和恶劣的生存条件无疑将阻挠人类前往太阳系其他大部分边缘地区,所以科学家将依…     

地質科学將向縱深发展

苏联宇宙火箭的发射成功,揭示了地质科学行將步入一个新的紀元。正如苏联多罗德尼秦院士所說:“已經揭开的时代不仅是行星际交通的时代,而且是行星际地质学的时代”。同时,在生产力发展的迫切要求下,在用近代科学技术武装地质科学的基础上,我們可以預料,地质科学的各个分科,包括一些“古典”分科,也將要向更深入的方面发展。 1.行星地质学在若干年后將成为地質学的主流。行星地质学將分別研究太阳系各个行星及其卫星,还將把它們作为一个整体来研究,比較它們的構造和发展;并和天体物理学相結合,使地球和太阳系的起源问題得到根本的解决。在最近的將来“月球地质学”是最值得注意的。现在已經有一些地质学家对月球进行了研究,由于月球上外力作用微弱,又沒有水圈的复     

空间探测的五大目标

自从第一颗人造地球卫星——"史波尼克"发射以来,行星探测经历了许多成功与失败。特别是35年前美国停止了"阿波罗"探月计划以来,期间尽管有空间探测计划,但鲜有大科学项目。对此,美国国家研究委员会(NRC)一评估小组对已经进行过的和正在进行的空间计划梳理后提出了新的行星探测目标——     

NASA将加大外星生命探索范围

<正>据英国《每日邮报》称,美国众议院拨款委员会目前计划对美国宇航局(NASA)拨款185亿美元资金预算,包括支持其2022年对木卫二进行地外生命探索。如果预算通过,2016年9月NASA将获得这笔打包资金。令人振奋的是,NASA未来将加大探索太阳系内部和外部潜在的生命形式,以及多样化太空任务(2013年,NASA行星科学预算曾被严重削减)。美国《休斯顿纪事报》科学记者埃里克·伯杰认为,对于行星科学和地外生命探索项目而言,这是一个非常重要的时刻!对此,NASA局长查尔斯·伯尔登     

太阳在银河系中所处的环境

太阳带着太阳系天体在银河系的星际空间中穿行,一团团的星际介质不断地吹过我们整个太阳系,它们与太阳风相互作用,对包括地球在内的太阳系天体所处的环境产生影响,而太阳风起着“保护”太阳系内层行星免受我们在银河系中所处环境某些变化影响的作用。     

唾手可得的太阳系外行星

太阳系外行星搜寻的耗资永远是昂贵的。然而,创造性的解决方案正在证明对于太阳系外行星的搜寻无需赤字便可"手到擒来"——在过去的十年里,天文学家对太阳系外行星的搜寻工作有很多值得庆祝的地方。在这段时间里,被发现的地外行星数目从50颗飙升到500多颗。尽管这些行星目前没有一颗同地球相似,但是美国宇航局(NASA)2009年发射的开普勒空间望远镜现仍然在数百颗候选者中进行筛选——它们中的一些很可能与地球环境类似。     

未来十年的天体探索目标——美国太阳以及空间物理环境第二个十年计划

为了更好地了解太阳活动规律以及来自太阳等离子风暴是如何影响地球或太阳系中的其他行星等,不久前,一份由超过85位科学家编制的美国未来空间天气计划,在提出如何完善空间预报监测网的同时,确定了具体的科学探索目标以及未来数年如何实施空间天气研究的多项建议。8月8日,美国国家研究理事会在华盛顿召开了新闻发布会,通报了美国未来十年太阳和空间物理环境优先部署的主旨调查报告(2013～2022)。发布会现场,报告起草委员会(下称委员会)主席、科罗拉多大学的丹尼尔·贝克(Daniel Baker),副主席、密歇根大学的托马斯·祖尔布肯(Thomas Zurbuchen)向到会的科学家、政府官员和媒体记者阐述了报告中的诸多亮点。     

行星空间环境光学遥感

行星空间环境是行星多圈层耦合系统的重要部分,是行星与星际空间进行物质和能量交换的关键区域,对行星环境演化具有重要影响.行星空间内分布着不同成分的行星大气,不同密度和能量的空间等离子体,在太阳风变化或行星内部驱动力的驱动下发生不同时间/空间尺度的物质输运、能量沉积/耗散等过程.从全局角度理解行星空间的物质和能量输运是研究行星物质逃逸的关键.光学遥感手段可以弥补传统就位探测方法无法捕捉全貌、无法区分时空变化的不足.本文介绍光学遥感的基本概念,回顾国际国内行星光学遥感探测历史,并根据我国行星科学科教融合发展规划,提出行星空间环境光学遥感的发展思路,特别是详细介绍了当前正在开展的"鸿鹄专项"球载行星光学遥感.最后,对我国行星空间环境光学遥感的未来发展进行了展望.     

天体尺度上的重大灾变事件——太阳系演化的插曲

太阳系经历了约50亿年的演化史。在这漫长的时期中,短时标的灾变事件可能对一些太阳系天体(包括行星、月球和其他卫星、小行星以及行星环等)的形成和演化起了某种决定性的作用。     

日美将协力探测行星奥秘

1989年8月,在太阳系最外侧的行星——海王星通过距地球最近位置时,日本文部省科学研究所将利用美国的行星探测器“航海者2号”,在长野县臼田町用日本最大的抛物线天线(直径64米)接收从“航海者2号”上发出的微弱电波信号。日美合作探测行星尚属首次。这次探测的目的是,调查海王星的大气组成和是否形成环状气体,并为解明类似地球的原始大气     

太阳系外行星的研究现状*

太阳系外行星探测是当今国际天文学研究的热点,其探测方法分为间接探测和直接成像。目前,已发现的上千颗系外行星主要是通过视向速度法和凌星法等间接方式探测到的,而直接成像技术将有望获取行星温度、大气等更全面的物理信息。其中,通过对类太阳恒星宜居带内的类地行星进行成像观测和大气光谱分析,将有望捕获太阳系外生命信号,进而解答“人类在宇宙中是否孤立？”这一基本科学问题,从而突破人类对生命的现有认识。因此,该领域的研究具有较高的公众关注度。     

编读往来

冥王星之争尘埃落定2006年8月24日,国际天文学联合会(IAU)大会举行投票,部分通过新的行星定义,冥王星被取消行星资格,而进入“矮行星”行列。太阳系仅剩8颗行星,现行天文学教科书将被改写。数十年来,科学界普遍认为太阳系有九大行星,但随着比冥王星更大、更远的太阳系天体的不断发现,有关冥王星的大行星地位的争论愈演愈烈。如果想了解更多内容,可参阅本刊2006年第六期的《出征冥王星》和2002年第6期文章《冥王星之争》。——编者王秋和(吉林)张振江(山西)张鑫(湖北)柳成(大连)文永福(沈阳)黄金芳(广西)彭壮(四川)邓力磊(四川)先永行(四川…     

研究显示太阳系或拥有数百万个双胞胎

据美国国家地理网站报道,最新一项研究显示,在银河系的数十亿颗恒星当中,15%可能具有太阳系的＂双胞胎＂。这项研究是建立在对拥有气态巨行星的恒星调查基础之上。气态巨行星类似于木星和土星，距其恒星十分遥远。正如太阳系中的情况一样，这些恒星与其气态巨行星相距遥远，从而产生了岩质行星在恒星适居带＂茁壮成长＂的广阔空间。     

深空探测之前沿科学问题探析

深空探测的驱动力源于人类探索未知的天性,是科学研究的前沿领域之一.自二十世纪六七十年代的月球探测高潮以来,人类的深空探测任务已经实现了对太阳系八大行星等主要天体的探测,获得了大量的科学发现,同时也发现了更多未解之谜.进入21世纪以后,人类深空探测迎来了又一次高潮,参与探测的国家和探测任务的数量都有了巨大提升,技术的发展也提高了探测的成功率.从太阳系形成到生命出现并演化到智慧生物,太阳系经历了复杂的演化过程,地球和其他行星环境经历了剧烈变化.要证实和重建这个过程还有大量科学问题有待回答,需要依赖更多精密计划的深空探测任务去寻找线索.太阳系的形成与演化、行星宜居性、地外生命探索等是当前深空探测的核心科学内容.前太阳系物质组成、太阳系的初始状态、行星系统的形成过程是太阳系形成与演化研究的关键科学问题,类地行星沿不同路径演化的原因是行星宜居性研究的重要方面.地外生命探测是深空探测的核心内容之一,生命的起源与演化、地外生命信号识别、地球极端环境类比等是主要的研究内容.针对已经计划和正在论证的深空探测任务,系统梳理其中的前沿科学问题及其研究现状和研究手段,能够为深空探测任务的科学规划提供参考,孕育...     

高层大气建模:从地球到行星

地球和行星的高层大气作为大气圈与空间环境的过渡区,是大气科学和空间科学的交叉研究领域.高层大气理论模式及其数值模拟可以突破实验观测的限制,又能够比理论分析更为全面细致地重现高层大气的各种物理和化学过程,在高层大气的研究中表现出独特的优势,也一直是国际高层大气研究热点之一.虽然地球高层大气和其他行星高层大气存在差异,但它们之间有着密切的联系,因此大多数的行星高层大气理论模式都是以地球高层大气理论模式为基础开发的.本文聚焦于地球和行星高层大气理论模式,对目前国内外主流的地球和行星高层大气理论模式的发展历史及其性能进行了系统介绍.     

宜居环境与地外生命

到2005年人们发现了150颗左右的行星,但不知道任何宜居系外行星的存在,对太阳系其他地方是否适宜地球生命也不太清楚,因此在Science创刊125周年专辑中重点强调了利用射电波段"聆听"地外智能生命所发出的信号.从更广义的角度来讲,人们关心地外生命是否存在;而这正与Science 125个科学问题中的第56个问题"太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命"相符合.在这篇解读中主要围绕以下4个方面讨论:(1)非碳基生命;(2)太阳系天体的宜居性;(3)太阳系外天体的宜居性;(4)发现宜居环境和地外生物的展望.     

中国空间科学锁定5目标

未来5年,中国将空间科学目标锁定在空间天文和太阳物理、日地空间物理、太阳系探测和研究、微重力科学、空间生命科学五大领域,主要内容包括将自主研制发射天文卫星、围绕“夸父”项目概念开展预先研究等诸多方面。国家航天局局长孙来燕博士向第36届世界空间科学大会提交了《中     

首台观察系外行星的COROT望远镜升空

自古以来，人类探索星空的热情一直在不断高涨。我们现在对太阳系内的各大行星都比较了解，但是对太阳系外的行星从近年来才开始有所知晓。为此，欧洲空间局（ESA）在2006年12月21日发射了COROT太空望远镜——全球首个专门从大气层外观察太阳系外行星的空间探测器。